题目内容

19.如图,A、B是-条电场线上的两点,t=0时刻从A点释放一初速为零的电子,电子仅在电场力作用下,沿直线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图所示.t=2s时到达B点速度大小为10m/s.已知电子质量为m,电荷量大小为e.求:
(1)电子运动的加速度大小为多少?
(2)A点的场强的大小和方向;
(3)AB间的电势差UAB

分析 (1)由图象知电子做匀加速运动,由图象求得加速度
(2)根据电子的运动性质可明确电场为匀强电场,根据牛顿定律结合E=$\frac{F}{q}$求得电场强度
(3)由动能定理结合电场力做功与电势差的关系求得AB间的电势差

解答 解:(1)由图象知电子做匀加速运动,加速度为:a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{10}{2}$=5m/s2
(2)由eE=ma
得:E=$\frac{ma}{e}$=$\frac{5m}{e}$
电子带负电,电场力由A到B,故场强沿BA方向
(2)从A到B由动能定理有:-eUAB=$\frac{1}{2}$mv2
得:UAB=-$\frac{50m}{e}$
答:(1)加速度为5m/s2
(2)A点的场强的大小为$\frac{5m}{e}$,方向由B到A;
(2)AB间的电势差为-$\frac{50m}{e}$

点评 本题考查匀强电场的性质,解题的关键是从图象得到加速度,由电场强度定义式结合牛顿第二定律以及动能定理求解即可,注意在计算电功时要明确各物理量符号,并能准确代入计算.

练习册系列答案
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10.将比荷不同的离子分开,是原子核物理研究中的一项重要技术.一种方法是利用如图1所示的装置,在边界AC上方存在有区域足够大的方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,边界AC上有一狭缝.离子源放射出初速度可以忽略的正离子,离子进入电场并经电场加速后,穿过狭缝沿垂直于边界AC且垂直于磁场的方向射入磁场,最后打在置有离子接收器的区域CD上被收集.已知区域CD的右边界距狭缝的距离为L,左边界距狭缝足够远,整个装置内部为真空,不计离子重力,也不考虑离子间的相互作用.
(1)已知被加速的正离子质量为m,电荷量为q,加速电场的电势差为U,测得离子接收器单位时间内接收到的能量为E,则此离子源单位时间内放射的离子数为多少?
(2)若被加速的正离子有两种,质量分别是m1和m2(m1>m2),电荷量均为q,忽略狭缝宽度的影响,要使这两种离子都被收集,则加速电压U应满足什么条件?
(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝有一定宽度d,且离子进入磁场时并不都垂直于AC边,而是被狭缝限制在2φ的小角度内,如图2,为保证质量分别是m1和m2(m1>m2),电荷量均为q的两种正离子,全部被离子接收器在分辨率范围内分开(两种离子至少相距△s才能被区分开),则加速电压U应满足什么条件?

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